火山と噴火が関係しているのは、火山が地下のマグマ・火山ガス・熱水などが地表へ移動する場所であり、それらが火口や割れ目から地表へ放出される現象が噴火だからです。噴火によって溶岩、火山灰、噴石、火山ガスなどが放出され、それが積み重なったり地形を削ったりすることで、火山そのものの形も変わっていきます。
ただし、火山と噴火は同じ意味ではありません。火山は地形や地下の活動系を含む存在で、噴火はそこで起こる現象の一つです。また、すべての噴火で新しいマグマが地表へ出るわけでもありません。地下水が熱せられて急膨張する水蒸気噴火のように、主に既存の岩石や火山灰を吹き飛ばす噴火もあります。
火山は地下から物質と熱が出てくる場所
火山は、地下から上昇してきたマグマや火山ガス、熱水などが地表へ現れる場所です。
気象庁は、海のプレートが陸のプレートの下へ沈み込む地域では、沈み込むプレートから供給される水の作用で上部マントルの一部が溶け、マグマが生じると説明しています。日本列島に火山が多いのは、この沈み込み帯に位置していることと深く関係しています。
生じたマグマは周囲の岩石より軽いため上昇し、地下に一時的に蓄積されたり、割れ目を通ってさらに浅い場所へ移動したりします。
この地下の物質移動が地表まで達すると、噴火という形で観測されることがあります。
噴火とは何が起こる現象なのか
噴火とは、火山から固体・液体・気体などの物質が地表へ放出される現象です。
気象庁では、マグマそのものが放出される噴火を「マグマ噴火」、地下水が急激に水蒸気となって膨張することを主な駆動力とするものを「水蒸気噴火」、マグマと水が接触して急激な膨張を起こすものを「マグマ水蒸気噴火」と区別しています。
つまり、火山の噴火には一種類だけでなく、地下で何が動き、何が圧力を生み出しているかによって複数のタイプがあります。
マグマ噴火ではガスの発泡が重要になる
マグマには水蒸気、二酸化炭素、二酸化硫黄などの揮発性成分が溶け込んでいます。
マグマが上昇すると周囲の圧力が下がり、溶け込んでいたガスが泡として分離し始めます。炭酸飲料のふたを開けたときに気泡が一気にできるのと似た仕組みです。
USGSは、このガスの分離と膨張が多くの火山噴火を動かす主要な力になると説明しています。
ガスが比較的スムーズに抜ければ、マグマは溶岩として流れ出しやすくなります。一方、ガスがマグマ内部に閉じ込められて圧力が高まれば、マグマが細かく砕け、爆発的な噴火へつながることがあります。
マグマの粘り気で噴火のしかたが変わる
噴火の激しさには、マグマの粘り気も関係します。
粘り気の小さいマグマでは、ガスが比較的抜けやすく、溶岩流を中心とした噴火になりやすい傾向があります。
反対に粘り気の大きいマグマでは、ガスが外へ逃げにくいため内部に圧力がたまりやすく、爆発的に火山灰や軽石などを放出することがあります。
ただし、噴火様式は粘り気だけで決まるわけではありません。マグマの上昇速度、ガス量、地下水との接触、火道の状態なども関係します。
水蒸気噴火では新しいマグマが出ないこともある
「火山の噴火なら必ずマグマが出る」と思われがちですが、そうではありません。
水蒸気噴火では、地下にある水がマグマや高温の岩体などによって加熱され、急激に水蒸気へ変化して膨張します。その圧力で周囲の岩石や古い火山噴出物が吹き飛ばされます。
この場合、地表へ新しいマグマが直接出てこないことがあります。
岩手火山の噴火履歴を調べた研究でも、水蒸気噴火とマグマ噴火は常に同じタイミングで起こるわけではなく、長期的な活動期には関連が見られる一方、両者が独立して起きる時期もあることが示されています。
つまり、火山と噴火の関係を考えるときには、「噴火＝マグマの直接噴出」と限定しないことが重要です。
マグマ水蒸気噴火は水との接触で激しくなる
マグマが地下水、湖水、海水などと接触すると、水が急激に加熱されて膨張し、爆発的な噴火になることがあります。
これがマグマ水蒸気噴火です。
マグマが持つ熱と水の急膨張が組み合わさるため、マグマが細かく砕かれ、多量の火山灰や噴石が生じることがあります。
海底火山や火口湖を持つ火山などでは、水との位置関係が噴火様式を大きく変える場合があります。
噴火は火山の形をつくる
火山は一回の噴火だけでできるとは限りません。
溶岩が何度も流れ、火山灰・軽石・噴石などが積み重なることで、山体が徐々に成長します。
一方、大きな爆発や火砕流、山体崩壊などによって火山の一部が削られることもあります。山頂部が大きく陥没してカルデラができる場合もあります。
つまり、噴火は火山から物質が出る現象であると同時に、火山そのものの地形をつくり替える作用でもあります。
火口や割れ目は噴火の出口になる
噴火は必ず山頂の一つの火口だけで起こるわけではありません。
マグマやガスが地下の弱い部分や割れ目を通ると、山腹や地面の亀裂から噴出することがあります。
そのため、一つの火山に複数の火口があったり、過去の噴火地点が山頂から離れていたりすることがあります。
火口は噴火の出口ですが、地下のマグマ供給系や亀裂の位置によって、その出口の場所が変わる場合があります。
噴火で出るものは溶岩だけではない
噴火ではさまざまな火山噴出物が放出されます。
- 溶けたマグマが地表を流れる溶岩
- 細かく砕かれた直径2mm未満の火山灰
- 火口から飛ばされる大きな噴石
- 軽く発泡したマグマが固まった軽石
- 水蒸気や二酸化硫黄などを含む火山ガス
これらの組み合わせや量は噴火ごとに異なります。
噴出物を調べることで、どのようなマグマや地下水が関与したのか、噴火がどの程度爆発的だったのかを推定できます。
噴火が始まる前に地下では変化が起こることがある
マグマや火山性流体が地下を移動すると、周囲の岩盤に力がかかります。
そのため噴火前には、火山性地震の増加、地面の膨張・収縮、火山ガス放出量の変化、地熱域の温度変化などが観測される場合があります。
気象庁は、地震計、傾斜計、GNSS、監視カメラ、火山ガス観測などを組み合わせて火山活動を監視しています。
ただし、こうした変化が見られたからといって必ず噴火するわけではありません。逆に、変化が小さいまま噴火する場合もあります。
噴火しない時期でも火山活動は続くことがある
火山は噴火していないときでも完全に活動を停止しているとは限りません。
火山ガスが出ていたり、噴気地帯が高温だったり、地下で地震が起きていたりすることがあります。
地下ではマグマや熱水の移動が続いていても、地表へ物質を噴出するまでには至らない場合があります。
そのため、「噴火していない＝火山活動がない」と考えるのは正確ではありません。
噴火は自然と暮らしにどんな影響を与えるのか
噴火による影響は、噴火の種類や規模によって大きく異なります。
火山灰は風に乗って広範囲へ運ばれ、交通、航空、農作物、機械、建物などへ影響します。大きな噴石は火口周辺で重大な危険になります。
溶岩流は建物や道路を覆い、火砕流は高温の火山灰・岩片・ガスが高速で斜面を流れ下る非常に危険な現象です。
また、噴火後に積もった火山灰へ雨が降ると土石流が起こる場合があります。
このため、火山防災では「噴火するか」だけでなく、「どの噴火現象がどこへ届くか」を考える必要があります。
火山の過去の噴火を調べるのはなぜか
火山の将来の活動を考えるには、過去の噴火履歴が重要です。
地層に残る火山灰、軽石、溶岩、火砕流堆積物などを調べると、その火山が過去にどのような噴火を、どの程度の間隔で起こしてきたかを推定できます。
さらに、マグマ噴火だけでなく水蒸気噴火の痕跡も調べることで、その火山がどのような活動パターンを持つのか理解しやすくなります。
ただし、過去とまったく同じ順序・規模で次の噴火が起こるとは限りません。過去の履歴は予測の基礎資料であり、現在の観測データと組み合わせて評価されます。
まとめ
火山と噴火が関係しているのは、火山が地下のマグマ・火山ガス・熱水などが地表へ移動する活動系であり、それらが地表へ放出される現象が噴火だからです。
マグマ噴火では、上昇するマグマからガスが分離・膨張することが大きな駆動力になります。マグマの粘り気やガスの抜けやすさによって、溶岩流中心の噴火になるか、爆発的な噴火になるかも変わります。
一方、火山には水蒸気噴火やマグマ水蒸気噴火もあり、新しいマグマが直接地表へ出ない噴火もあります。
つまり、火山は地下の熱と物質が集まり移動する「場所と仕組み」であり、噴火はその活動が地表に現れた「現象」です。噴火を繰り返すことで火山の形がつくられ、同時にその噴出物や地形変化が周囲へ大きな影響を与えるのです。
参考資料
- 気象庁「火山噴火の仕組み」
- 気象庁「噴火に関する用語」
- 伊藤順一ほか「岩手火山における最近1万年間の爆発的噴火履歴の再検討：水蒸気噴火とマグマ噴火の時空間的関連」
- U.S. Geological Survey「How Do Volcanoes Erupt?」
コメント